Одной отдельной стране будет тяжело обкатать больше одной концепции. Было бы очень хорошо, если бы остальные тоже что-то делали. Китайцы, вроде, не забрасывают ВТГР, ещё бы американцы ЖСР построили. Ну или хотя бы металлическое топливо куда-нибудь поставили.

В России определены приоритеты — натрий и свинец. Кидаться в газ или жидкие реакторы было бы сейчас глупо, а посмотреть на них вживую всё равно хочется.

Отвечайте точнее: оно состоялось миллиард 800 миллионов лет тому назад вокруг Окло.

А задам крамольный вопрос: а вот зачем?

Что нужно от атомной энергетики России? Нужно, чтобы:
а) собственная технология обеспечивала все запросы экономики России к ней (ну, то есть - по обеспеченности топливом, по безопасности, по стоимости и т.п.);
б) собственная технология была бы лучшей в мире.

Свинец + пиропереработка - это обеспечивают (ну или обещают обеспечивать).
И вот зачем России чужой ЖСР, тем более такой, чтоб лучше русского свинца?
И тем более зачем России чужой ЖСР, если он хуже своей собственной свинцовой технологии?

...
Наличие всего спектра ядерных технологий - не нужно Человечеству в целом, нужна какая-то одна, более-менее годная. А раз так, то это игра с нулевой суммой, и все баллы в этой игре - относительные. Чем меньше у них, тем больше у нас. И наоборот.

Эффективное использование топлива и минимизация отходов (особенно в долгоживущей части) - это требования уже к IV поколению.
Можно, конечно, разные концепции под это дело набросать, но всё-таки естественнее всего подходит именно замыкание.

Так что, если всё пойдёт как надо, то в замкнутом цикле будут работать реакторы уже IV поколения.

А вот далее... Допустим, удастся-таки сделать самоеды, работающие по сотне лет без перегрузки и сжигающие загружаемый в них на старте природный/отвальный уран на 50%.
Для таких реакторов переработка ОЯТ и замыкание цикла станут бессмысленным с практической точки зрения делом, вот их действительно будет проще захоранивать.

Вот именно, что обещают. А обещать - не значит и далее по тексту.

Поэтому в Прорыве всё-таки есть ещё и натрий.
А Курчатник в своём проекте стратегии вообще предлагает целый зоопарк.
кликабельно


Ставка на одну и только одну технологию - слишком большой риск.
С другой стороны, пытаться самостоятельно освоить целую пачку технологий - гарантированно надорваться.

Поэтому появляются разговоры о сотрудничестве, у которого тоже есть две стороны, и нужно находить правильный баланс между тем, что отдаёшь и что получаешь.
Но, собственно, это совершенно нормально и так отрасль всегда и поступала, и до сих пор это оправдывало ожидания.

Помимо озвученной подстраховки, ещё никогда нельзя исключать вероятность качественного скачка технологий. Иметь чужой гигагерцовый процессор лучше, чем всем миром пользоваться отличными отечественным килогерцовыми. Ну, то есть, локально конечно денег было бы больше, но качество жизни всё равно было бы ниже.

Если почитать обещалки западных бумажных реакторов, то там уже полдень, XXII век. Понятно, что на фоне такой рекламы FOAK будет полным провалом. Но тут как раз можно будет подсмотреть реальный потенциал технологии и решить, нужно ли это нам.

Человечеству не помешала бы энергия "too cheap to meter". Это создало бы совершенно новый виток технологического развития.

Частное мнение о возможном представителе семейства атомных энергетических реакторов V поколения.

Мне кажется, что это промышленный энергетический ЖСР с производством как электроэнергии, тепла, так и жидкого синтетического моторного топлива впридачу с топливными изотопами для АЭ (плутоний-239 и уран-233).
Должен обладать особенностями:
1) быстрый или промежуточный нейтронный спектр
2) максимальная экономия нейтронов деления
3) расширенный режим воспроизводства топлива (должен нарабатывать топливо и для себя и для "ВВЭРов" на соседних станциях)
4) конструкция и теплогидравлика должна обеспечивать аналог режима естественной циркуляции теплоносителя, т.е. добиться перемещения масс топливного теплоносителя даже без насосов за счет гравитации и изменений плотности топлива с температурой
5) использование модуля термовольтаики для прямого преобразования тепла делящейся жидкотопливной смеси в электричество
6) наличие жидкотопливных бланкетов, позволяющих производить выжигание некондиционного низкокачественного плутония или америция/кюрия.

При этом мощность такого многоцелевого реактора может быть менее традиционного окологигаватного энергоуровня. Для широкого использования таких ЯЭУ в перерабатывающей промышленности и топливно-энергетическом комплексе вполне может быть достаточен уровень тепловой мощности 500-1000 МВт(тепл).

Добавил в список идей.

К слову, не в первый раз уже слышу, что по мощности пора отступать вниз, ставка на сверхмощные блоки в погоне за (руб.,$)/кВт себя не оправдывает.

Правда, говорят в основном о средних мощностях, что-то порядка 600 МВт(э) как оптимум.

В атомной энергетике есть несколько особенностей.
Много бетона (основа под реактор, ГО, и прочее), охрана делящихся материалов, их хранение, их утилизация.
И общая сумма таких затрат практически одинакова , как для реактора в 0.6, так и для 1.2 гига.

Зачем годать, 2 дня осталось.

А я бы наоборот предложил для V поколения сверхмощные блоки 2-5 ГВт мощностью. Скажем, БН-ВТ на 2,5 ГВт. Через 100 лет России нужно будет штук 100 таких блоков. Если по 4 блока на станции, то получается 25 станций по 10 ГВт. К тому времени уважаемый Татарин понастроит сверхпроводящих сетей, и с утилизацией и резервированием такой мощности проблем не будет.

Это как раз и есть обоснование для теоретической кривой, в соответствии с которой стоимость установленного киловатта с ростом мощности блока падает.
Интуитивно эта кривая понятна, объективно обоснована.
То есть, если рассуждать как в каком-нибудь компьютерном симуляторе, то ответ однозначен - строй блоки как можно большей мощности.
А если добавить ещё кривую обучения, то результат будет таким - строй АЭС с как можно большим числом блоков как можно большей мощности.

Французы в Индии хотят построить такого монстра, 6*1650. Эта дура способна покрывать потребности приличной страны, миллионов на 10 населения. Апофеоз теории двух кривых.

Но блоки, к сожалению, строятся не в симуляторах, а на земле.
И пошли такие разговоры, пока очень осторожные, что всё-таки сложности проектирования, сооружения и т.п. сверхмощных блоков могут перекрывать выигрыши от кривой по стоимости киловатта.
И что не являются ли более оптимальным выбором блоки средней мощности.

Разговоры пока очень осторожные, я даже не буду выносить в список идей для пятого поколения

У нас, скорее всего, практической проверкой станет Кольская станция, где когда-нибудь средний блок построят. По итогам станет ясно, кто прав.
А пока что тенденция к увеличению мощности блока сохраняется в мировом масштабе. У нас тоже ведь есть мысли про ВВЭР-1800.

С другой стороны, БН-1600 у нас изменили на БН-1200. Тоже ведь неспроста было сделано.

Вообще, подход иметь линейку мощности наверняка сохранится даже в пятом поколении.

Допустим, сделают сети с нулевыми потерями (а точнее, с потерями о-малое от расстояния), но эти сети будут не везде.
Значит, условия будут разные на разных площадках. Соответственно, иметь один только проект по мощности глупо.

Вопрос, до какой верхней мощности будет доходить линейка.
Думаю, что угадать это сейчас невозможно от слова совсем, если принять, что пятое поколение должно быть готовым лет через 50.

Такие параметры всё-таки надо определять уже ближе к внедрению. Сначала нужно бы определиться с фундаментальными требованиями к технологии, а её масштабы - это один из последних по времени пунктов выбора.

Разумеется, сейчас 10-гигаваттные монстры не нужны. Но ведь мы говорим о горизонтах в 100 лет. Сети явно будут развиваться, даже если и не сверхпроводниковые. Сети, потребители, резервная генерация — всё это будет расти так или иначе.

Одна из сильных сторон ядерной энергетики — концентрированность энергии. Не нужно от такого преимущества отказываться так сразу. Блоки малой мощности — это хорошо и полезно, но они неизбежно будут вынуждены конкурировать с дизелями или даже ветряками. Но вот чтобы локально обеспечить 10-20 гигаватт базовой мощности, это титаническая задача для ветряков.

С другой стороны, снижение мощности блока не равно уменьшению степени концентрированности.

Условно, кто мешает поставить на одной площадке 2*600 вместо одного 1200 (если окажется, что в конечном итоге 2*600 проще/дешевле 1*1200).
Вот она и концентрированность сохранилась.

Вот малые - это другой вопрос.

Идея собирать гигаватт из модулей по 10 МВт... да пусть даже по 100 МВт... она действительно как-то вызывает отторжение на подсознательном уровне. И у них действительно должна быть своя отдельная ниша.

Но средняя мощность - она на самом деле весьма не маленькая.

Это конечно да, если модульность окажется более выгодной экономически, то в малой мощности отдельного модуля ничего плохого нет.
Только ведь это ещё не доказано, что модульность в ядерной энергетике приводит к удешевлению. Все малые/модульные проекты натыкаются на разного рода сложности, сильно задирающие ценник.

Если для каждого отдельного модуля нужно городить все те же системы безопасности, что и для гигаваттника, то смысла в таком модуле немного.

А вообще, у нас же сейчас есть яркий пример модульности: парогенераторы БН-600 и БН-800. И проектировщики с гордостью заявляют, что в БН-1200 им удалость избавиться от модульности.

Вообще гигаватные солнечные электростанции сегодня набираются модулями по 300 ватт. Этот подход имеет свои значительные преимущества - возможность широкого распараллеливания стройки. Думаю, если бы АЭС можно было бы набирать из транспортабельных "атомных блоков" по 100 МВт, пусть они бы даже были в 2 раза дороже гигаваттников - это было бы интересно.

Другое дело, что у АЭС есть ядерная инфраструктура, выпадающая из серийности - например обращения с ОЯТ...

Не доказано, да. Поэтому обсуждения часто ведутся на уровне "верю/не верю" или вообще "нутром чую". Это плохо.

Вот сразу - минус ловушка.

Для средних блоков даже ярые сторонники ловушки соглашаются с тем, что она не нужна.

Соотв., убираем расходы на её проект, изготовление, логистику/монтаж, а также, о чём часто забывают, освобождаем занимаемый ею объём в гермозоне (а он тоже кой-каких денег стоит).

И вообще, уменьшив мощность, мы сможем больше полагаться на ест.циркуляцию, а это немного развязывает руки конструкторам.

Нет, конечно, сделать золотым или платиновым можно любой проект, долго ли умеючи. Но всё-таки меньшая мощность упрощает задачу, а не усложняет.

Еще могут сказать убирайтесь под землю. Подземное расположение.

Второе. Есть смысл подумать как сделать блоки быстровыводимыми. Площадка, отобранная для АЭС, стоит денег. Плохо, что она простаивает после закрытия много десятилетий. Остановили блок, быстро разобрали, увезли и можно строить новый на том же месте.

Ага! Почему-то считается, что она в параллельном мире стоит, а не в реальных кубометрах.

Могут. Это вполне могут.

Я сам не фанат этого дела, но сторонников у подземных АЭС достаточно.

Так что в список надо включить, да.

Это как раз всяческие модульности должны бы обеспечить.

Сформулирую в более общем варианте и добавлю в список.

В принципе я против сравнений на тему мощности на данном форуме генерации разных типов. Тем не менеее, вынужден попросить ув. Ultranauth немного проверить свои данные - сотни ватт и Гигаватты слегка бросаются в глаза. Ежели кто захочет разъяснить мне, что там написано - не возражраю.

Хотелось бы подчеркнуть тему масштаба и модульности:

то, что вопрос возможности или невозможности создания _сверхмалого_ автономного модульного реактора ("батарейки") может быть не какой-то дополнительной плюшкой,
а определять возможность существования АЭ _вообще_ в мире "плоской" энергетики.

А может случиться и так, что мода на "плоскую" энергетику пройдёт через 10-20 лет, когда закончатся субсидии.

Это не от нас зависит, а от внешних условий.

Если действительно вся энергетика пойдёт по пути децентрализации, то нам деваться будет некуда. Тогда все разговоры побоку, и главной задачей станет миниАЭС.

Но история технологий - это спираль, а не монотонная функция. То есть, даже в этом случае в какой-то момент идея централизованных больших станций обязательно возродится.

Угу, вполне может.

"Мода" через 10-20 лет если и пройдет, то уже оставит изменения с которыми придется считаться.

И это тоже верно.

Подумалось, откуда 50 лет взялись?

Да ниоткуда особенно. Блиц-опрос провели наших и ненаших. Вариантов ответа было два: "Что пристали?" и "Лет через 50". Первый для целей ветки не подходит, поэтому выбрали второй вариант.

IV поколение должно в идеале прожить где-то лет сто, иначе зачем мы вообще корячимся в этом мире.
Одномоментно его заменить на некое непроверенное V поколение нельзя, значит, пятое должно появиться раньше.
Демонстрация => головной => начало серии - всё это занимает время, десятилетия.
Соответственно, для простоты анализа поделим 100 пополам, то есть, предположим, что к демонстрации пятое должно подойти лет через 50 после старта четвёртого.

На самом деле, это всё очень условно, точность такой прикидки - плюс-минус десятилетия. Точнее мы пока и не скажем, да и не надо.

К тому же, нельзя исключать и вариант, что пятое станет улучшенным четвёртым.
То есть, мы что-то поменяем в технологии и радостно назовём её пятым поколением.
Потом снова поменяем и назовём шестым, и так далее.
В этом случае поколения полетят с такой же скоростью, как... не знаю, с чем сравнить... как версии Windows, например
А почти всё, что здесь сказано, переедет в ветку "Поколение ...цать".

нет конечно.
и ветряки и водяные мельницы - 500 лет.
какашки коровьи и свинячие - несколько тысяч лет ( чтобы получить энергию человеку - нужна ему еда, еду выращивают благодаря навозу- какашкам растет европейская полба или капуста для щей или картошка и много чего еще, тоже благодаря солнцу).
угольной газовой и уж тем более атомной энергетике не более пары сотен лет.
и кто более плоский?

Not even wrong.
С эпохой до исторического материализма сравнивать некорректно.

Меня вот как просто _инженера_ очень озадачивает концентрация на _супер мощностях_. По моему, куда удобнее построить 2 блока по 600 мегаватт но с возможностью кросс питания турбогенераторов (или точнее, с общим машинным залом) чем 1 по 1200. Так как если все делать правильно, то и при любом отказе не придется выводить сразу 1200 мощности, и можно будет при отказе ТГ на одном блоке и исправном на другом продолжать работать, и размеры и конструкция проще выходят. Еще бы лучше конечно какие то модульные парогенераторы, мегаватт на 100 каждый, и потом просто их заменять по мере выработки ресурса на новое поколение... Берем 10 модулей получаем ВВЭР 1000, берем 12 получаем ВВЭР 1200, берем 6 получаем ВВЭР 600... появилось новое поколение, начали заменять, по 1 модулю за раз... сохряняя машинные залы и обвязку...

И еще - а возможно ли, на уровне физики, если загрузить в сильные нейтронные потоки современный твэл, додержать его до такого состояния, что все что может поделиться - там поделится, и останутся только безобидные и стабильные изотопы? Почему бы, вместо той концепции что нужно все время удалять выработанные твэлы а потом долго мучаться выделяя там что-то полезное, просто (чисто концептуально) не держать их в потоках нейтронов до тех пор, пока они все там не нивелируют в самое стабильное состояние? Равновесие же когда-то наступит, так вот - какой собственно равновесный состав изотопов будет?

(Альтернативная идея, тоже неплохая, тут проскакивала - жидкое топливо и постоянное удаление из него продуктов распада, так что в зоне всегда чистое топливо. Чем хорошо с жидким топливом - если что, слил его нафиг куда нибудь под реактор, растащил подальше чтобы не получилось критмассы, и спокойно себе охлаждай да хоть жидким азотом хоть водой.... Но я так понял, что удаление продуктов распада на ходу и при их малой концентрации - крайне тяжелая задача?)

Многократно поминаемый Билли Гейтс, то есть, компания "TerraPower" чем-то таким и занимается, в том числе, в Димитровграде на БОР-60.
Естественно, не они это придумали, эта идея идёт ещё от основателей отрасли.

Первая проблема - конструкционные материалы.
Ни один конструкционный материал не выдержит такой флюенс (интеграл от плотности потока нейтронов по времени).
Можно надеяться только на значительное повышение глубины выгорания, но так чтобы поделить весь уран в ноль - нет.

Попутно ещё моменты.
Многие из осколков деления - это газы. И они активны, и есть с большими периодами. То есть, безобидным и стабильным экс-уран не будет.

Инженерная и химическая.

Фильтры. Надо подбирать наборы фильтров, которые будут извлекать из жидкого топлива осколки.
А далее нужна какая-то система обращения с отобранным.

Например, можно оставлять осколки в фильтрах, а потом просто менять фильтры целиком или только их картриджи.
Но тогда придётся фильтры как-то охлаждать, потому что из-за осколков они будут греться.

Задача не то, чтобы тяжёлая. Она может оказаться дорогостоящей, потому что всерьёз направление жидкотопливных реакторов не развивали.
Точнее, пытались сделать это очень давно, и большинство наработок, скорее всего, просто утеряны, и придётся решать её с нуля.

По поводу выжигать топливо до исчерпания делящихся - оно просто нереализуемо, т.к. осколки трансмутируют, а следовательно являются поглатителями нейтрончиков, коих мы не напасёмся... И тут ЖТР реакторы с онлайн переработкой располагают... Попадаем в очень принципиальный "водораздел": или сверх высокие выгорания (батарейки/самоеды), или сверх малые (ЗТЦ). Оставлять ли шанс "обычным" выгораниям в поколении V или оно будет отвергнуто при переходе от IV/IV+? Вполне себе так критерий.

AtomInfo.Ru
Пора дробить список на разделы: технологии топлива, системы управления и защиты, системы преобразования энергии и теплоотвод (три для начала).
Общие слова отделить, чтобы после конкретизации куда-то сформировались.

Нечто подобное собираюсь сделать, но попозже. Ещё немного выжду.
Дни и даже недели дела не решают, торопиться некуда, до пятого поколения ещё 50 лет

Тут основной вопрос — где взять эти сильные нейтронные потоки? У нас есть три способа получать нейтроны в товарных количествах: при делении ядер в реакторах, в ускорителях и при термоядерном синтезе. При этом технически и экономически доступным является только первый способ, в ядерных реакторах.

Мне понравилась мысль, которую я почерпнул на этом форуме, что основной ценностью ядерной энергетики являются нейтроны. Когда мы сожжём весь уран-235 на планете, мы останемся без дешёвого источника нейтронов. И от нас зависит, как мы потратим данное нам богатство. Если просто растеряем нейтроны в тепловых реакторах, то ядерная энергетика довольно быстро сама собой закончится. Если же используем их для приумножения делящегося материала, то урана и тория хватит на тысячи лет.

Поэтому просто так облучать твэлы, в которых накопилось большое количество осколков-поглотителей, наверное, не очень хорошо. Ну и, как уже сказали, оболочка твэла от долгого пребывания в нейтронном потоке вся растрескается, да ещё и распухающее от осколков-газов топливо изнутри её порвёт.

Как предполагается решать проблему миноров и осколков в замкнутом цикле?

Один из вариантов - отделять миноры с частью осколков (долгоживущих) и дожечь их либо в специализированном реакторе, либо ускорителем.

Формально никто не может запретить поставить задачу конструкторам организовать это в рамках одного аппарата (без перегрузок, то есть, той же батарейки).

Оставим в покое вопросы экономики, они скользкие ("Сколько это будет стоить?" "Введут штраф/налог за накопление нептуния, и будет уже неважно, сколько будет стоить его выжигание, его просто придётся выжигать").

С технической точки зрения сдерживающий фактор у всех таких концепций - как я уже сказал, конструкционные материалы.
У нас нет материалов, способных обеспечивать герметичность твэлов при таких выгораниях и дозах в таких условиях (температура, контакт с теплоносителем, позже ещё и контакт с топливом, в котором скапливаются газы).
Я всем всегда советую обратить внимание на то, что практически все западники сейчас очень плотно занимаются именно материалами.
Реакторы они не строят, а вот материалы конструируют. В какой-то из моментов это может сыграть в их пользу.

А отказ от оболочек неминуемо приведёт нас к ЖТР. Ну или, например, к реакторам без теплоносителя (отдача теплопроводностью, конвекцией и т.п.).
Не случайно "TerraPower", начинавшая с концепции долгоиграющего самоеда, "внезапно" заинтересовалась тематикой быстрых ЖСР.

Но жидкотопливные реакторы начнут сильно тормозить по пункту "нераспространение".
Действительно, при таком реакторе есть целая фабрика по выделению осколков из первого контура и обращению с ним.
Поставь дополнительный фильтр - и выделяй плутоний, легко и просто.

Допустим, мы скажем, что нам как ядерной державе это неважно. Допустим, это даже так (на самом деле не так, сильно возрастут наши расходы на физзащиту во всех её проявлениях).
Но есть ещё экспорт, который сразу же существенно осложнится и может даже сойти к нулю.
Значит, придётся содержать ещё какую-то экспортную технологию, у которой будут свой цикл с его предприятиями и т.д.

В общем, не так всё просто в этом мире. О самоедах говорили ещё на первых женевских конференциях по мирному атому, а это ведь 50-ые годы! И до сих пор эта концепция остаётся даже не бумажной - так, повод для разговора за чашкой кофе в курилке из серии "Как бы было бы здорово, если бы мы умели".

Вот здесь внимание!
По большому счёту, нужны не потоки (точнее, плотности потока, н/см2/с), а флюенсы, то есть, интегралы от потоков по времени.
Соответственно, если потока недостаточно, то можно увеличить время работы.

Это действительно так, но мы живём не в вакууме, а в обществе. В разных странах по-разному, но в целом общество (население) нервничает насчёт радиоактивности.
Поэтому вопросы дожигания ненужного (миноры, осколки) будут вставать. Их можно оттягивать, но они будут.

Там же вроде есть неактивные, но сильно прожорливые по нейтронам осколки?

Насчёт сильных потоков. Не всё так страшно.

Изменение концентрации урана-238 в реакторе, если откинуть экзотические реакции, есть экспонента:
Ro8(t) = exp(-x)

x = sigma8*Ф*t

sigma8, см2 - усреднённое по реактору и по энергиям сечение поглощения нейтронов в уране-238 (в реальности это функция от энергии и, строго говоря, пространственной координаты).
На этот параметр мы можем влиять, изменяя спектр нейтронов - то есть, например, материальным составом реактора.

Ф, н/(см2c) - усреднённая плотность потока нейтронов.
Влиять можем мощностью.

t, с - время.

По хорошему, sigma8 - величина не справочная, а расчётная (потому что усреднённая).
Но если начать брать какие-то характерные для быстрых реакторов величины, то можно убедиться, что в пределах 100 лет (или даже ранее) есть возможность сжечь уран-8 если не полностью, то в значительной степени.
То есть, с точки зрения физики реакторов это возможно, а вот современные материалы такое издевательство запретят.